目錄
前言
第1章無(wú)機(jī)閃爍晶體的發(fā)光機(jī)理 1
1.1輻射與物質(zhì)的相互作用 1
1.1.1 帶電粒子與物質(zhì)的相互作用 1
1.1.2 高能光子與物質(zhì)的相互作用 5
1.1.3 中子與物質(zhì)的相互作用 11
1.2能量的吸收與激發(fā)過(guò)程 12
1.2.1 閃爍過(guò)程概述 12
1.2.2 閃爍效率 14
1.3能量傳輸過(guò)程 17
1.3.1 摻雜離子的能量俘獲 17
1.3.2 激子和陷阱的能量俘獲 17
1.4光發(fā)射過(guò)程 18
1.4.1 發(fā)光中心類(lèi)型 18
1.4.2 輻射躍遷與非輻射躍遷 19
1.4.3 電荷遷移發(fā)光 21
1.5閃爍發(fā)光動(dòng)力學(xué) 22
1.5.1 閃爍上升時(shí)間和衰減時(shí)間 22
1.5.2 各類(lèi)發(fā)光類(lèi)型的衰減特性 25
1.6光猝滅 27
1.6.1 溫度猝滅 27
1.6.2 電離猝滅 28
1.6.3 濃度猝滅與自吸收 30
1.6.4 雜質(zhì)猝滅 32
1.7閃爍晶體的輻照損傷 32
1.7.1 電離輻射下的輻照損傷 33
1.7.2 質(zhì)子輻照下的輻照損傷 40
1.7.3 中子輻照下的輻照損傷 43
參考文獻(xiàn) 43
第2章閃爍性能的測(cè)試與研究方法 48
2.1閃爍性能測(cè)試的物理基礎(chǔ) 49
2.1.1 光傳播的經(jīng)典理論 49
2.1.2 高能光子 /電子與閃爍晶體作用的相關(guān)參數(shù) 53
2.1.3 統(tǒng)計(jì)規(guī)律與誤差分析 55
2.2透射光譜與吸收光譜 58
2.2.1 測(cè)試原理與設(shè)備 59
2.2.2 數(shù)據(jù)處理方法 60
2.3激發(fā)發(fā)射光譜 63
2.3.1 紫外/可見(jiàn)光激發(fā)發(fā)射光譜 63
2.3.2 X射線(xiàn)激發(fā)發(fā)射光譜 64
2.3.3 數(shù)據(jù)處理方法 65
2.4多道能譜 68
2.4.1 測(cè)試原理 69
2.4.2 測(cè)試使用的光電探測(cè)器 69
2.4.3 多道能譜儀 73
2.4.4 數(shù)據(jù)處理與分析 76
2.5閃爍衰減時(shí)間測(cè)試 79
2.5.1 測(cè)試原理 79
2.5.2 測(cè)試裝置與方法 80
2.5.3 數(shù)據(jù)處理方法 83
參考文獻(xiàn) 84
第3章鹵化物閃爍晶體 87
3.1堿金屬鹵化物閃爍晶體 87
3.1.1 碘化鈉晶體 88
3.1.2 碘化銫晶體 98
3.1.3 摻銪碘化鋰晶體 122
3.2堿土金屬鹵化物閃爍晶體 127
3.2.1 氟化鋇晶體 127
3.2.2 碘化鍶晶體 141
3.3稀土鹵化物閃爍晶體 150
3.3.1 氟化鈰晶體 151
3.3.2 氯化鑭晶體 156
3.3.3 溴化鑭晶體 165
3.3.4 溴化鈰晶體 181
3.4鉀冰晶石閃爍晶體 184
3.4.1 鉀冰晶石晶體結(jié)構(gòu) 185
3.4.2 CLYC:Ce晶體的閃爍性能 187
3.4.3 CLLC:Ce晶體的閃爍性能 196
3.4.4 CLLB:Ce晶體的閃爍性能 197
3.4.5 CLLBC:Ce晶體的閃爍性能 198
3.4.6 CLYC:Ce晶體生長(zhǎng) 200
3.5新型鹵化物閃爍晶體 201
3.5.1 鹵化物復(fù)鹽閃爍晶體 201
3.5.2 近紅外發(fā)光鹵化物晶體 207
3.5.3 鈣鈦礦結(jié)構(gòu)閃爍晶體 212
參考文獻(xiàn) 222
第4章鍺酸鉍閃爍晶體 238
4.1 BGO晶體的研究歷史 238
4.2 BGO晶體的組成、結(jié)構(gòu)與基本物性 239
4.3 BGO晶體的閃爍特性 242
4.3.1 發(fā)光、衰減及透光性能 243
4.3.2 光輸出、能量分辨與能量響應(yīng)性能 247
4.3.3 光響應(yīng)均勻性 250
4.3.4 輻照誘導(dǎo)吸收與抗輻照性能 259
4.4 BGO晶體的生長(zhǎng) 262
4.4.1 提拉法晶體生長(zhǎng) 263
4.4.2 坩堝下降法晶體生長(zhǎng) 265
4.5 BGO晶體的宏觀(guān)缺陷 270
4.5.1 灰黑色界面層 270
4.5.2 縱向條紋 273
4.5.3 云層狀散射 274
4.5.4 生長(zhǎng)芯 276
4.6 BGO的晶體應(yīng)用 277
4.6.1 高能物理 277
4.6.2 核物理 278
4.6.3 天體物理 282
4.6.4 核醫(yī)學(xué)成像 284
4.6.5 資源勘探 287
4.6.6 其他應(yīng)用 288
參考文獻(xiàn) 288
第5章鎢酸鹽閃爍晶體 298
5.1鎢酸鉛晶體 298
5.1.1 晶體結(jié)構(gòu) 299
5.1.2 閃爍性能 300
5.1.3 色心與輻照損傷 305
5.1.4 摻雜效應(yīng) 307
5.1.5 各向異性 311
5.1.6 晶體制備 312
5.1.7 晶體應(yīng)用 315
5.2鎢酸鎘晶體 316
5.2.1 晶體結(jié)構(gòu)與基本物理性質(zhì) 316
5.2.2 閃爍性能及機(jī)理 317
5.2.3 晶體制備 324
5.2.4 應(yīng)用 328
5.3鎢酸鈣 329
5.3.1 晶體閃爍性能 330
5.3.2 晶體生長(zhǎng) 333
5.4鎢酸鋅 334
5.4.1 晶體閃爍性能 334
5.4.2 晶體生長(zhǎng) 336
參考文獻(xiàn) 337
第6章硅酸鹽閃爍晶體 349
6.1正硅酸鹽閃爍晶體 349
6.1.1 硅酸釓晶體 349
6.1.2 硅酸釔晶體 354
6.1.3 硅酸釔镥晶體 358
6.2焦硅酸鹽閃爍晶體 401
6.2.1 焦硅酸镥晶體 401
6.2.2 焦硅酸釓閃爍晶體 414
參考文獻(xiàn) 419
第7章鋁酸鹽閃爍晶體 430
7.1鈣鈦礦結(jié)構(gòu)鋁酸鹽閃爍晶體 430
7.1.1 Lu1–xYxAlO3:Ce晶體 431
7.1.2 YAP:Ce/Yb晶體 444
7.1.3 GdAlO3:Ce晶體 448
7.2石榴石結(jié)構(gòu)鋁酸鹽閃爍晶體 449
7.2.1 YAG:Ce晶體 451
7.2.2 LuAG:Ce/Pr晶體 453
7.2.3 GAGG:Ce晶體 459
參考文獻(xiàn) 469
第8章無(wú)機(jī)閃爍晶體的應(yīng)用 478
8.1應(yīng)用領(lǐng)域?qū)�無(wú)機(jī)閃爍晶體的性能要求 478
8.2核物理 481
8.2.1 粒子散射實(shí)驗(yàn) 482
8.2.2 射線(xiàn)探測(cè) 483
8.2.3 帶電粒子探測(cè) 484
8.2.4 粒子鑒別 485
8.2.5 反康普頓屏蔽 486
8.2.6 中子探測(cè) 486
8.2.7 DMMSC實(shí)驗(yàn) 487
8.3高能物理實(shí)驗(yàn) 488
8.3.1 晶體球探測(cè)器 489
8.3.2 北京譜儀 490
8.3.3 歐洲核子研究中心 CMS實(shí)驗(yàn) 492
8.3.4 德國(guó) PANDA實(shí)驗(yàn) 493
8.3.5 下一代閃爍晶體電磁量能器 495
8.4天體物理研究 504
8.4.1 暗物質(zhì)和雙 β衰變 504
8.4.2 行星能譜測(cè)量 505
8.4.3 射線(xiàn)天文 509
8.4.4 太陽(yáng)探測(cè) 510
8.5醫(yī)學(xué)成像 512
8.5.1 計(jì)算機(jī)斷層掃描的基本原理 514
8.5.2 平面 X射線(xiàn)成像 514
8.5.3 X射線(xiàn)計(jì)算機(jī)斷層掃描 516
8.5.4 單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層掃描 519
8.5.5 正電子發(fā)射斷層掃描 521
8.6射線(xiàn)無(wú)損檢測(cè) 530
8.6.1 射線(xiàn)照相無(wú)損檢測(cè) 531
8.6.2 X射線(xiàn)照相無(wú)損檢測(cè) 532
8.6.3 X射線(xiàn)工業(yè) CT 539
8.7電離輻射監(jiān)測(cè)與安全檢查 546
8.7.1 被動(dòng)探測(cè)系統(tǒng) 546
8.7.2 X射線(xiàn)和 射線(xiàn)主動(dòng)探測(cè)系統(tǒng) 552
8.7.3 中子主動(dòng)探測(cè)系統(tǒng) 556
8.8核測(cè)井 559
8.8.1 核測(cè)井方法與原理 560
8.8.2 核測(cè)井主動(dòng)射線(xiàn)源 564
8.8.3 核測(cè)井對(duì)閃爍晶體的性能要求 565
8.8.4 核測(cè)井用閃爍晶體 566
參考文獻(xiàn) 567
附錄一常用閃爍晶體的閃爍性能表 575
附錄二常用放射源 576
附錄三典型閃爍晶體吸收已知能量 X射線(xiàn)的 95%所需要的晶體厚度 577